Строим универсальную, машинную USB зарядку (попытка номер раз)
Здравствуйте Хабра-господа и Хабра-Дамы!
Думаю некоторым из Вас знакома ситуация:
«Автомобиль, пробка, N-ый час за рулем. Коммуникатор с запущенным навигатором уже 3-й раз пиликает об окончании заряда, несмотря на то что все время подключен к зарядке. А Вы, как на зло, абсолютно не ориентируетесь в этой части города.»
Далее, я расскажу о том, как имея в меру прямые руки, небольшой набор инструментов и немного денег соорудить универсальную (подходящую для зарядки номинальным током, как Apple, так и всех остальных устройств), автомобильную USB зарядку для Ваших гаджетов.
ОСТОРОЖНО: Под катом много фото, немного работы, никакого ЛУТ и нет хеппи энда (пока нет).
Автор, нафига все это?
Некоторое время назад со мной приключилась история описанная в прологе, китайский usb-двойник, абсолютно бессовестно дал разрядиться моему смарту во время навигации, из заявленных 500mA он выдавал около 350 на оба сокета. Надо сказать я был очень зол. Ну да ладно — сам дурак, решил я, и в этот же день, вечером, был заказан на eBay автомобильный зарядник на 2А, который почил в недрах китайско-израильской почты. По счастливой случайности, у меня завалялась платка конвертор DC-DC step down с выходным током до 3-х А и я решил на ее базе собрать себе надежный и универсальный зарядник для автомобиля.
Немного о зарядных устройствах.
Большинство зарядных устройств, которые присутствуют на рынке, я бы поделил на четыре типа:
1. Яблочные — заточенные под Apple-устройства, снабженные небольшой зарядной хитростью.
2. Обычные — ориентированные на большинство гаджетов, которым достаточно закороченных DATA+ и DATA- для потребления номинального тока заряда (тот, что заявлен на зарядном устройстве Вашего гаджета).
3. Бестолковые — у которых DATA+ и DATA- висят в воздухе. В связи с этим, Ваше устройство решает, что это USB-хаб или компьютер и не потребляет более 500 mA, что отрицательно сказывается на скорости заряда или вообще в отсутствии оного под нагрузкой.
4. Хитро%!$&е — так как внутри у них установлен микроконтроллер, который сообщает устройству, что то из разряда того, что небезызвестный герой Киплинга сообщал животным — «Мы с тобой одной крови, ты и я», проверяет оригинальность зарядки. Для всех же остальных устройств они являются ЗУ третьего типа.
Последние два варианта, в силу понятных причин, считаю не интересными и даже вредными, поэтому сосредоточимся на первых двух. Поскольку наша зарядка должна уметь заряжать, как яблочные так и все остальные гаджеты мы используем два выхода USB, один будет ориентирован на Apple — устройства, второй на все остальные. Замечу лишь, что если Вы по ошибке подключите гаджет к не предназначенной для него USB розетке, ничего страшного не произойдет, просто он будет брать те же пресловутые 500mA.
Итак, цель: » Немного поработав руками получить универсальную зарядку для машины.»
Что нам понадобится
1.Для начала, разберемся с током заряда, обычно, это 1А для смартфонов и около 2-х Ампер для планшетов (кстати мой Nexus 7, почему то из своей же зарядки не берет более 1.2А). Итого для одновременной зарядки средних планшета и смартфона нам потребуется ток 3А. Значит конвертер DC-DC, что у меня имеется в наличии вполне подойдет. Должен признать, что конвертер на 4А или 5А для данных целей подошел бы лучше, для того что бы тока хватало на 2 планшета, но компактных и недорогих решений так и не нашел, да еще и время поджимало.
Поэтому я использовал то что было:
Входное напряжение: 4-35В.
Выходное напряжение: 1.23-30В (регулируется потенциометром).
Максимальный ток на выходе: 3А.
Тип: Step Down Buck converter.
2. USB розетка, я использовал двойную, которую выпаял из старого USB-хаба.
Так же можно использовать обычные сокеты от USB удлинителя.
3. Макетная плата. Для того что бы припаять к чему-нибудь USB розетку и собрать простенькую схему зарядки для Apple.
4. Резисторы или сопротивления, кому как больше нравится и один LED. Всего 5-ть штук, 75 кОм, 43 кОм, 2 номиналом 50 кОм и один на 70Ом. На первых 4-х как раз и строится схема зарядки Apple, на 70 Ом я использовал для ограничения тока на светодиоде.
5. Корпус. Я нашел в закромах родины футляр от фонарика Mag-Lite. Вообще, идеально бы подошел футляр от зубной щетки черного цвета, но я такового не нашел.
6. Паяльник, канифоль, припой, кусачки, дрель и час свободного времени.
Собираем зарядку
1. Первым делом я закоротил между собой выводы DATA+ и DATA- на одном из сокетов:
*Прошу прощение за резкость, встал рано и телу хотелось спать, а мозгу продолжения эксперимента.
Это как раз и будет наша розетка для не яблочных гаджетов.
2. Отрезаем нужный нам размер макетной платы и размечаем и сверлим в ней отверстия под крепежные ножки USB розетки, параллельно проверяя, что контактные ножки у нас совпадают с отверстиями в плате.
3. Вставляем сокет, фиксируем и припаиваем к макетной плате. Контакты +5В первой(1) и второй(5) розетки замыкаем между собой, так же поступаем и с контактами GND(4 и 8).
Фото только для пояснения, контакты пропаиваются уже на макетной плате
4. Распаиваем на оставшиеся два контакта DATA+ и DATA- следующую схему:
Для соблюдения полярности пользуемся распиновкой USB:
У меня получилось так:
Не забываем подстроить напряжение на выходе, при помощи отвертки и вольтметра задаем 5 — 5.1В.
Так же я решил добавить индикацию к цепи питания USB, паралельно к +5V и GND припаял желтый лед с резистором на 70Ом для ограничения тока.
Убедительная просьба к людям с тонкой душевной организации и прочим любителям прекрасного: «Не смотрите следующую картинку, ибо пайка кривая.»
5. Фиксируем плату конвертер на нашей макетной плате. Я это осуществил при помощи ножек от все тех же резисторов, запаяв их в контактные отверстия на плате конвертера и на макетной плате.
6. Припаиваем выходы конвертера к соответствующим входам на USB-сокете. Соблюдаем полярность!
7. Берем корпус, размечаем и сверлим отверстия под крепление нашей платы, размечаем и вырезаем место под USB розетку и добавляем отверстия для вентиляции напротив микросхемы конвертера.
Крепим макетную плату болтами к корпусу и получаем вот такую коробочку:
В Машине это выглядит так:
Тесты
Далее, я решил проверить реально ли мои устройства будут считать, что они заряжаются от родной зарядки. А заодно замерить и токи.
Питание обеспечено БП от старого принтера 24В 3.3А.
Ток я замерял перед выходом на USB.
Забегая вперед скажу, все имеющиеся у меня устройства зарядку признали.
К USB розетке номер один (которая предназначена для разных гаджетов ) я подключал:
HTC Sensation, HTC Wildfire S, Nokia E72, Nexus 7, Samsung Galaxy ACE2.
Для Sensation и Nexus 7 я проверил время зарядки, начинал с 1% и заряжал до 100%.
Смартфон зарядился за 1 час 43 минуты (батарейка Anker на 1900 mAh), должен заметить, что от стандартной зарядки он заряжается около 2-х часов.
Планшет же зарядился за 3 часа 33 минуты, что на пол часа дольше чем зарядка от сети (Одновременно заряжал только одно устройство).
Чтобы оба Android устройства брали из зарядки максимум, мне пришлось спаять небольшой переходничок(который подключал к apple USB), к нему подключен HTC Sensation.
К USB розетке номер два я подключал: Ipod Nano, Ipod Touch 4G, Iphone 4S, Ipad 2. Поскольку Nano заряжать такой штукой смешно — он у меня максимум 200 mA брал, проверял Touch 4g и IPad. Ipod заряжался 1 час 17 минут с нуля и до 100%(правда вместе с IPAD 2). Ipad 2 заряжался 4 часа и 46 минут (один).
Как Вы видите Iphone 4S с удовольствием потребляет свой номинальный ток.
Кстати, Ipad 2 меня удивил, он абсолютно не чурался схемы с закороченными дата контактами и потреблял абсолютно те же токи, что и от предназначенного для него сокета.
Процесс зарядки и выводы
Для начала напомню, что все устройства в которых используют литиевые аккумуляторы имеют в наличии контроллер заряда. Работает он по следующей схеме:
График усреднен и может варьироваться для разных устройств .
Как видно из графика, в начале зарядного цикла контроллер позволяет заряжать максимально допустимым током для Вашего устройства и постепенно снижает ток. Уровень заряда определяется по напряжению, так же контроллеры мониторят температуру и отключают зарядку при высоких значениях последней. Контроллеры заряда могут находится в самом устройстве, в аккумуляторе или в зарядном устройстве (очень редко).
Подробней о зарядке литиевых элементов можно почитать здесь.
Собственно тут мы и подошли к моменту почему этот топик называется: «Попыткой номер раз». Дело в том, что максимум, что у меня получилось выжать из зарядки это: 1.77А
Ну а причина, на мой взгляд, не оптимально подобранная катушка индуктивности, которая в свою очередь не дает Buck — конвертору выдать свой максимальный ток. Думал ее заменить, но инструмента для пайки SMD у меня нет и в ближайшее время не предвидится. Это не ошибка проектировщиков платы с ebay, это просто особенность данной схемы так как она ориентированна на различные входящие и исходящие напряжения. При подобных условиях просто невозможно выдавать максимальный ток на всем диапазоне напряжений.
В итоге, я получил устройство, которое способно заряжать два смартфона одновременно или один планшет в автомобиле за вменяемое время.
В связи с вышесказанным было решено оставить эту зарядку как есть и собрать новую, полностью своими руками, на базе более мощного конвертора LM2678,
который в перспективе, сможет «накормить» два планшета и смартфон одновременно (5А на выходе). Но об этом уже в следующий раз!
Замена прикуривателя на USB-розетку с Ali
Всегда пользовался прикуривателем, в который был вставлен обычный usb адаптер.
Решил сделать лучше, а именно заменить прикуриватель на USB-розетку на 2 выхода.
Снял по традиции минусовую клемму с аккумулятора и начал разбирать элементы салона
Сначала снимаем кожух с рукояти КПП. Начинаем с того, что подцепляем пальцами со стороны торпеды рамку кожуха и аккуратно тянем вверх.
Далее снимаем серебристую окантовку ручки КПП. Начинаем с того, что со стороны подстаканников с внутренней стороны пальцами тянем вверх
Далее выкручиваем головкой на 7 четыре шурупа
Снимаем боковые накладки, находящиеся под торпедой у ног пассажира и водителя, чтобы добраться к двум шурупам
После этого надо открутить по два шурупа по боковым сторонам центрального тоннеля
Снимаем тоннель, переворачиваем вверх ногами и снимаем разъем проводов от прикуривателя.
Отжимаем два пластиковых усика и вытаскиваем сначала сам прикуриватель, а затем зажав два усика крепления снимаем и пластиковую накладку прикуривателя
Купленную на али розетку подготавливаем к установке. Берем кабель и подключаем его к USB-розетке, изолируя всё с помощью термоусадки.
Отверстие от розетки пришлось немного подрезать ножиком, увеличить отверстие, чтобы розетка влезла. Но в итоге она прям закрутилась в отверстие очень плотно.
Всё это подсоединяем к проводам идущим к розетке. Розоватый — плюс, черный — минус! Изолируем всё и собираем в обратном порядке.
КАК: Можете ли вы заменить прикуриватель с USB? — 2022
USB адаптер с вольтметром вместо розетки для автомобильного прикуривателя. Обзор и тесты. (Июнь 2022).
Table of Contents:
Если вы абсолютно уверены, что никогда не захотите использовать прикуриватель в качестве прикуривателя или даже в качестве 12-вольтового разъема, то да, его можно вырвать и заменить на другой аксессуар, USB-порт. Это может быть даже самым лучшим сценарием для вашей конкретной ситуации, но по-прежнему стоит рассмотреть ваши варианты в первую очередь. Так как автомобильные зажигалки для сигарет также являются универсальными 12-вольтовыми розетками, которые можно использовать для питания всего от сотового телефона до шинного насоса, вы можете отказаться от большего, чем вы получаете.
Зажигалки для сигарет и розетки на 12 вольт
Хотя верно, что вспомогательные розетки, найденные практически во всех современных автомобилях и грузовиках, начинались как зажигалки для сигарет, они все чаще используются для других целей. Фактически, некоторые автомобили поставляются без прикуривателя вообще и вместо этого включают некоторый тип предохранителя. Другие транспортные средства включают в себя одно гнездо для прикуривателя, а затем несколько гнезд для подключения 12 В, которые даже не допускают зажигалки для сигарет.
Желание выкурить прикуриватель в свете того, что вы не курите и не разрешаете курить в своей машине, определенно понятно. Но во-первых, важно отметить, что гнездо для прикуривателя может приводить в действие множество различных типов устройств, что является функциональностью, которую вы потеряете, если замените ее чем-то вроде USB.
Например, типичная схема прикуривателя способна обеспечить достаточный ток для силовых устройств, таких как телефоны и планшеты, через USB-зарядное устройство. Тем не менее, вы также можете подключить более высокое усилительное устройство, например, 12-ти дюймовый шинный насос, многие из которых рассчитаны на то, чтобы набрать достаточно малой силы, чтобы они не взорвали плавкий предохранитель для сигарет. Вы также можете подключить инвертор прикуривателя и включить электронику, если они не потребляют слишком большой ток. Другие аксессуары, такие как ионизаторы воздуха для воздуха и очистители воздуха, также могут быть подключены к вашей прикуривателю. Устройствам, которые потребляют более 10 или 15 А, обычно требуется жесткий проводной преобразователь.
Замена прикуривателя USB
Самый простой способ заменить прикуриватель USB — просто впустить более легкую часть и подключить адаптер 12V с низким профилем. Некоторые 12-вольтовые зарядные устройства USB являются большими и громоздкими, но есть ряд вариантов, которые больше или меньше подходят для тире с тире и поставляются в различных цветах, чтобы лучше соответствовать отделке. Этот вариант оставит ваш прикуриватель на месте в качестве гнезда для принадлежностей 12 В, на всякий случай, когда вы захотите подключить насос шины или что-нибудь еще, что не может питаться от USB. Выполнено правильно, это также приведет к чистой установке, которая создаст впечатление, что вы забрали вашу прикуриватель в пользу USB-порта.
Другой вариант — снять гнездо прикуривателя и установить на его место USB-порт. Это также вполне жизнеспособный вариант, и есть тонна опций послепродажного обслуживания. Некоторые из них обеспечивают два USB-порта в том же пространстве, что и старая прикуриватель, а другие — другие.
Замена гнезда прикуривателя с USB-портом 12 В является относительно простой операцией, но у вас могут быть проблемы с посадкой и отделкой. Хотя существуют более или менее прямые замены, вам, возможно, придется немного наброситься на вашу тире или сделать некоторые отделочные работы, чтобы все выглядело чистым, как только вы закончите.
Подключение USB-порта на 12 В вместо гнезда прикуривателя — это просто, как только вы нашли тот, который поместится в вашем автомобиле. Гнездо для прикуривателя будет иметь положительные и отрицательные выводы, которые вам придется отключить от гнезда и снова подключиться к порту USB. В зависимости от того, как подключается сокет, а терминалы, встроенные в USB-порт, могут быть некоторые резания и пайка проводов и клемм.
Ограничения замены прикуривателя USB
Если вы решили снять свою прикуриватель и провод в новый аксессуар, такой как USB-зарядное устройство, важно помнить, что новый аксессуар будет иметь те же ограничения, что и исходный разъем. Поскольку вы, скорее всего, в конечном итоге используете существующие провода питания и заземления, новый USB-аксессуар не сможет вытащить больше тока, чем оригинальное гнездо прикуривателя, не вдувая плавкий предохранитель.
Также важно отметить, что, хотя вы можете заменить прикуриватель USB, вы не можете просто подключить USB-порт к существующим силовым кабелям прикуривателя и назвать это хорошо. USB предназначен для обеспечения 5 В постоянного тока, в то время как электрическая система вашего автомобиля обеспечивает где-то около 12 В — 14 В. Принадлежности, предназначенные для замены прикуривателя одним или несколькими портами USB, включают в себя внутреннюю схему, которая позволяет им обеспечивать правильное напряжение для вашего телефона и другой электроники.
Изучение других вариантов USB-прикуривателя
Непосредственная замена прикуривателя жестким проводным USB-портом — отличный вариант, если вы ищете действительно чистый внешний вид OEM без каких-либо грязных проводов. Однако, оставляя гнездо прикуривателя на месте и устанавливая USB-зарядное устройство для скрытого монтажа, открывается множество других вариантов по дороге.
Большинство жестких аксессуаров USB 12V, которые предназначены для замены гнезда прикуривателя, обеспечивают только один порт USB или два максимум. Аналогично, большинство низкопрофильных USB-зарядных устройств, которые вы найдете, обеспечивают только один порт USB. Это нормально, если вы единственный в машине, но если вы когда-либо захотите предоставить власть одному или нескольким пассажирам, это может оказаться проблематичным.
Оставив розетку на месте и используя низкопрофильное зарядное устройство USB для чистого внешнего вида, вы оставите открытым возможность вытащить низкопрофильное зарядное устройство и подключить мультипринтер, если ситуация когда-либо потребует его. Некоторые устройства с несколькими приставками для прикуривателя обеспечивают четыре или более гнезда для принадлежностей 12 В, в дополнение к портам USB, которые могут выдвигаться прямо против возможностей зарядки гнезда прикуривателя, одновременно обеспечивая питание для всех ваших пассажиров одновременно. Эти устройства не выглядят такими же чистыми, как низкопрофильное зарядное устройство или жесткий USB-аксессуар, но вы всегда можете спрятать их под сиденьем или в перчаточном отсеке, когда он не используется.
Другой вариант — заменить прикуриватель с помощью сквозного устройства, которое подключается к вашему головному устройству. Этот тип устройства не подключается к существующей проводке от прикуривателя, поэтому его необходимо безопасно обрезать и наклеить, чтобы предотвратить короткое замыкание.
Вместо этого этот тип устройства будет включать USB-порт и 3,5-мм дополнительный порт на передней панели, а также кабели на задней панели, которые вы можете подключить к головному устройству, при условии, что ваш головной блок имеет вспомогательные входы и USB-соединение сзади. Это, по существу, обеспечивает вспомогательный вход и USB-соединение, удобно расположенное на вашей приборной панели или центральной консоли без необходимости вырезать дополнительные отверстия.
Зажигалки для сигарет в зависимости от мощности USB
Независимо от того, как вы решаете пойти со своим гнездом для прикуривателя, либо работая вокруг него, либо полностью заменяя его, вы обязательно получите много пользы от USB на дороге. Большинство портативных устройств сегодня могут питаться от USB, и его также все чаще обнаруживают в головных устройствах как способ передачи данных с телефонов и MP3-плееров.
Оставляя гнездо прикуривателя на месте, может предоставить больше вариантов сегодня, но USB, вероятно, имеет больше ножек в долгосрочной перспективе. С курения из моды пепельницы исчезают с автомобилей и грузовиков с 1994 года, а розетки для прикуривателей вполне могут быть следующей на измельчительном блоке.
Можете ли вы обновить или заменить свой ноутбук?
Не уверен, что вам следует обновить ноутбук или просто заменить его? Это не всегда легкое решение. Вот несколько вещей, чтобы рассмотреть .
Могу ли я использовать прикуриватель?
Инверторы прикуривателя работают, но они страдают от некоторых довольно жестких ограничений на электронику, которую они могут обрабатывать.
Можете ли вы найти и заменить слова в Документах Google?
Документы Google позволяют легко находить и заменять слова. С помощью этих встроенных инструментов вы можете остановить просеивание документа вручную.